一种利用双激光监测空预器间隙的测量装置及其方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及火电站锅炉辅机空预器，尤其是涉及一种采用双激光对火电站空预器转子变形产生间隙的测量装置及其方法。
【背景技术】
[0002]大型火电厂中回转式空气预热器是电站锅炉中极为重要的辅机设备，其转子受热后会产生形变，密封间隙控制通过控制系统控制扇形板提升装置升降空预器热端扇形板上下运动来跟踪转子的热态变形，实现最佳的热端径向密封间隙。所以转子受热后的形变检测在整个间隙密封控制系统显得极其重要，是空预器漏风控制的基础。
[0003]作为目前测量空预器扇形板间隙的一种方式，电涡流式或探针接触式转子间隙传感器全部安装在空预器内部，很难实现全过程间隙测量，并且空预器内部工作环境特别恶劣，测量结果受温度影响很大，高温环境对传感器的使用寿命有很大影响，一旦损坏需停炉检修时才能更换，不能很好地实现密封间隙的有效控制。当前，对空预器扇形板间隙的测量方案，除上述电涡流检测外，还有通过外置式扇形板加装传感器测量位移，并结合热电偶测量空预器一、二次风侧的热风温度，通过建立转子形变模型算出转子变形量，从而间接得到间隙值，这种测量模式存在影响测量的因素太多，测量准确度不好，实际应用效果也不理雄
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[0004]目前，有很多提出激光测量转子形变的技术方案，都为单激光测量模式，如中国专利申请号为201310445880.9 一种空气预热器转子变形监测装置，包括无尘通道、安装套、测距传感器、位移调节机构以及光束过滤装置，所述安装套安装在无尘通道的上通道口，所述测距传感器安装在位移调节机构上，所述位移调节机构安装在安装套的内部，所述光束过滤装置安装在安装套底部和所述上通道口之间。上述专利的激光测量设备采用竖直安装布置的方式，在空预器工作时其附近本就存在环境温度较高，若又受到空预器因密封不良造成的漏风、漏粉等高温热粉尘气流上升带来的温升和炙烤，对测量结果和使用寿命有很大影响，激光测量设备的降温冷却要求也比较高。由于竖直安装使激光测量设备离检修走道较远，也不方便巡查和检修。
[0005]又如中国专利申请号为201410302018.7公开了一种激光式空气预热器漏风控制系统及其控制方法，该系统包括:激光传感器，用于检测空气预热器的转子形变量；位移反馈装置，用于根据外置旋转式电位器所反馈的电压信号，测量扇形板的位移值；控制装置，与激光传感器和位移反馈装置相连接，用于接收转子形变量以及扇形板的位移量并计算间隙值，并根据间隙值与一预设间隙值的比较结果输出一驱动控制信号；以及扇形板加载机构，用于根据驱动控制信号提升或放低扇形板。上述专利通过安装在扇形板提升机构上的外置式旋转电位器测量扇形板的位移量，通过与单激光模式下测量的转子形变量计算出间隙值。由于单激光测量存在有不能消除因空预器内部高温造成的零部件热膨胀、热变形、被测材料反射特性变化，以及热空气湍流等干扰因素带来的影响，这些干扰因素会使激光测量的准确度受到严重影响，测量精度和测量结果仍不能很好满足系统控制的要求。其次，夕卜置式旋转电位器通过测量机械提升机构升降的位移来间接测量扇形板的位移也不是最佳方法。因为，扇形板是通过机械提升机构来进行位移动作，但实际上整个机械传动链上总是存在有机械传动间隙的，当提升机构已经有动作时，扇形板总有一个滞后过程，这就是机械传动带来的测量误差。空预器提升机构不属于精密机械，其机械传动链所引起的测量误差会更大，且不能被消除。特别是在实际工程应用中，为减少空预器漏风，扇形板的各个密封机械部件在设计和安装中都结合的比较紧密，扇形板由于空预器的高温作用，经常性存在有卡涩。再加上扇形板的控制特点，每一次提升或下降动作时间只有几秒的时间，每秒大约有位移0.125毫米，所以会出现提升机构已经有升降动作，扇形板被卡涩住，实际上并没有发生位移，或位移量不足的情况发生，这样以来扇形板的实际位移量与旋转电位器所测量的位移量就会不一致，造成最终间隙测量结果的不准确，这种现象在扇形板下降过程中会更加突出。
【发明内容】
[0006]为克服上述技术问题，本发明提供了一种采用双激光对火电站空预器转子变形产生间隙的测量装置及其方法，解决了单激光测量方法难以消除高温对测量过程和结果带来的干扰和影响，并且将激光测量装置设计为横向布置，使激光测量设备避免了高温热粉尘气流上升带来的影响，大幅降低了激光测量设备对降温冷却的要求，且激光测量设备可以紧邻检修走道，方便巡视和检修。
[0007]为解决上述技术问题，作为本发明一种利用双激光监测空预器间隙的测量装置这一主题，其包括紧邻扇形板横向并列布置的两个相同的激光测量机构，每个激光测量机构包括有激光测距传感器，穿过空预器外壁的光轴折射镜筒，与光轴折射镜筒相对接的中心风筒，以及安装在光轴折射镜筒内的光学折射组件。所述激光测距传感器设置在空预器外部，并通过过渡件与光轴折射镜筒相连。光轴折射镜筒呈L形，其入射端穿过空预器外壁与激光测距传感器相对接，出口端设置在空预器内部且与中心风筒相连接。在L形筒体内转角位置设置有耐高温的光学折射组件，在入射端和出口端分别装设有一耐高温的光学透镜。其中一个激光测量机构的中心风筒下端对准与扇形板下表面齐平的反光标靶，用于测量扇形板的位移量；另一个激光测量机构的中心风筒下端对准转子检测角钢，用于测量转子的形变量。
[0008]两个激光测量机构安装在同一水平高度，通过分别测得扇形板位移量和转子形变量，换算后得到所需的被测间隙值。值得一提的是，扇形板位移量是指:与反光标靶对应的激光测量机构，在热态条件下扇形板的当前绝对位移值与初始位移值之差。转子形变量是指:与转子检测角钢对应的激光测量机构，在热态条件下空预器转子开始变形后测量的转子当前形变值与初始形变值之差。此外，反光标靶的厚度尺寸值可预先设计和准确测定，此厚度尺寸值是扇形板位移量的一个组成部分，必须计入位移量，在最终的计算中给予消减。通过横向布置方式大幅度降低了安装高度，使激光束穿过装置内的整个路程减少，降低了激光在经过空间中所受到的干扰。此外，空预器的每块扇形板与转子之间的间隙测量均使用上述装置，其中，耐高温光学折射组件类似潜望镜中的布置方式，用于实现光轴的变换。耐高温光学透镜用于隔离粉尘和污染物，使光轴折射镜筒内保持洁净。
[0009]作为本发明的进一步设计，光轴折射镜筒的外壁上还设置有冷却夹层气套和中心风连接管，用于对光轴折射镜筒冷却降温，减弱镜筒内因高温引起的空气湍流影响。上述冷却夹层气套装设在入射端与光学折射组件之间，中心风连接管设置在冷却夹层气套与光轴折射镜筒的出口端之间。在冷却夹层气套上还设有中心风进口管道，该管道上安装有单向阀。中心风通过单向阀接入冷却风，经冷却夹层气套和中心风连接管，连通到中心风筒，冷却气流对出口端位置的耐高温光学透镜进行吹扫和清洁的同时，从中心风筒的出口喷射出，直到反光标靶或转子检测角钢的表面，吹扫和洁净测量激光束经过的空间。
[0010]作为本